CN108553076A - 一种电致动胶囊胃镜及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供的一种电致动胶囊胃镜及其控制方法，其中，电致动胶囊胃镜包括：外壳体和内核，其中，所述外壳体为透明的椭球状结构，所述外壳体的一端设置有磁部件；所述内核包括图像采集模块、无线信号发射和接收模块和电源模块；所述外壳体和所述内核间有夹层，在所述夹层中沿所述内核的轴向设置有多个电致动调节器层，其中，每个所述的电致动调节器层包括多个沿所述内核的周向分布的电致动调节器，所述的多个电致动调节器层用于对所述外壳体和所述内核的相对位置进行调整，进而改变所述图像采集模块的拍摄角度。本申请实施例的电致动胶囊胃镜，能够对图像采集模块的拍摄角度进行调整，进而能够全方位对胃内区域进行拍摄。

Description

一种电致动胶囊胃镜及其控制方法

技术领域

本申请涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种电致动胶囊胃镜及其控制方法。

背景技术

胃镜是消化内科检查疾病最常用的一种方法，现有的胃镜主要由镜头和导芯构成，在给病人进行胃镜检查时，需要将胃镜自口中插入，病人十分痛苦，且操作不便。

为了改变这种状况，有人设计了胶囊胃镜，就是将通信设备及图像传感器安装在耐腐蚀的胶囊中，当患者吞服下胶囊内镜后，胶囊内镜即开始按预设时间间隔对胃部开始拍照，并将所得的照片传输给电脑。例如，中国专利201210441161.5本发明公开了一种自垂式胶囊内窥镜，包括胶囊壳体、LED光源、传感器、镜头、镜头罩和电池，该技术方案中一半胶囊的重量大于另一半胶囊的重量，使得胶囊在体液中运行时保持垂直，镜头与胶囊的运行方向相平行，但该技术方案，胶囊进入胃中在胃液中立浮，所以只能拍摄胃部上下区域的状况，不能改变拍摄区域，从而造成胃部部分区域被漏拍的状况；中国专利201320159604.1公开了一种胶囊式胃镜，具有胶囊探头和图像显示设备，胶囊探头通过视频导线传输视频信号给智能手机，但该技术方案也不具备自动调整胃部内部拍摄区域的功能。

胶囊胃镜一般还安装磁部件，并且在胶囊胃镜检查的过程中在外部对人体施加磁场，通过磁场对胶囊胃镜磁部件的磁力作用，实现对胶囊胃镜运动方向和拍摄方向的引导和控制，还能够起到定位胶囊胃镜在人体中所在位置的作用。如中国专利201410141477.1公开了一种具磁场定位功能的胶囊内镜系统及其胶囊内镜，胶囊内镜设置有磁场测量模块，当磁场测量模块感受到设置在患者周围的磁体的磁场时能够对磁场强度进行测量并生成场强信号，随后将场强信号通过射频单元发送出去，磁体的场强特征可以通过提前测量定位并生成场强模型，将场强信号和磁场模型进行对比即可得到胶囊内镜所在的位置信息，但该技术方案中的磁场模块会干扰胶囊电线的正常工作，使得传输照片信息收到严重感受，造成部分照片信息丢失，部分照片不清晰的状况。上述现有技术中，由于人体是磁的不良导体，同时过强的磁场也会给人体以及周围设备带来影响，故而外部施加的磁场要保持在一定的允许强度范围内，因此，即使在体外施加允许强度范围内较为强烈的磁场，在胃内部的磁场强度也是比较低的，这就造成外部磁场对胶囊胃镜的致动力不强，对胶囊胃镜运动位置和拍摄方向的控制经常不准确，并且胶囊胃镜在胃部蠕动的干扰下，其自身位置和拍摄方向难以保持较长时间，经常会在胃部蠕动的外力之下偏离预设，因此不能全方位对胃内区域进行稳定持续拍摄和观察，经常出现遗漏死角、画面晃动模糊的现象，可见，上述现有技术胶囊胃镜始终存在对胃内部分区域难以有效观察、画面质量不高甚至漏拍的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提出一种电致动胶囊胃镜及其控制方法，来解决现有技术中使用胶囊胃镜对胃内区域进行拍摄时，不能全方位对胃内区域拍摄进行精确控制，因外力干扰出现画面晃动模糊，对胃内部分区域存在漏拍的技术问题。

基于上述目的，在本申请的一个方面，提出了一种电致动胶囊胃镜，包括：

外壳体和内核，其中，所述外壳体为透明的椭球状结构，所述外壳体的一端设置有磁部件；

所述内核包括图像采集模块、无线信号发射和接收模块和电源模块；

所述外壳体和所述内核间有夹层，在所述夹层中沿所述内核的轴向设置有多个电致动调节器层，其中，每个所述的电致动调节器层包括多个沿所述内核的周向分布的电致动调节器，所述的多个电致动调节器层用于对所述外壳体和所述内核的相对位置进行调整，进而改变所述图像采集模块的拍摄角度。

在一些实施例中，在所述夹层中填充有离子液。

在一些实施例中，所述电致动调节器包括两个极板，以及，分布在所述两个极板之间的离子聚合物凝胶。

在一些实施例中，所述两个极板与所述电源模块连接，通过所述电源模块向所述两个极板供电，以在所述两个极板间形成电场，进而改变所述电致动调节器的状态。

在一些实施例中，所述内核还包括电致动调节器控制模块，用于控制所述电源模块施加在所述两个极板上的电压。

在一些实施例中，每个所述的电致动调节器层包括6个电致动调节器，相邻的两个电致动调节器间的相位角为60度。

在一些实施例中，相邻的两个电致动调节器层间的相位差为30度。

在一些实施例中，还包括图像分析模块，所述图像分析模块用于对所述图像采集模块采集到的图像进行分析，进而确定所述电致动胶囊胃镜的拍摄角度的调节量。

基于上述目的，在本申请的另一个方面，提出了一种电致动胶囊胃镜的控制方法，包括：

向电致动胶囊胃镜的无线信号发射和接收模块发送调节信号；

所述无线信号发射和接收模块接收到的所述调节信号后，对所述调节信号进行识别处理，并将所述调节信号转换为电驱动信号发送给电致动调节器控制模块；

所述电致动调节器控制模块根据所述电驱动信号控制施加在电致动调节器两极板间的电压，以改变所述电致动调节器的形态，进而改变所述内核的图像采集模块的拍摄角度。

在一些实施例中，在所述改变所述电致动调节器的形态后，还包括：

采集胃内的照片，并通过无线信号发射和接收模块将采集到的图像发送至人体外部的图像接收设备。

本申请实施例提供的一种电致动胶囊胃镜及其控制方法，通过多个电致动调节器层所包括的多个沿所述内核的周向分布的电致动调节器，对所述外壳体和所述内核的相对位置进行调整，进而改变所述图像采集模块的拍摄角度。本申请实施例的电致动胶囊胃镜，能够对图像采集模块的拍摄角度进行调整，可以克服胶囊胃镜因胃部蠕动外力干扰而小幅偏离原定的朝向和位置，而外部磁力难以控制胶囊胃镜实施高精度的位置调整的缺陷，进而能够增强胃内拍摄的画面稳定性，提升画面质量，全方位对胃内区域进行拍摄，不留死角。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本申请实施例一的电致动胶囊胃镜的结构示意图；

图2是本申请实施例二的电致动胶囊胃镜的电致动调节器的结构示意图；

图3是本申请实施例三的电致动胶囊胃镜的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

作为本申请的一个实施例，如图1所示，是本申请实施例一的电致动胶囊胃镜的结构示意图。从图中可以看出，本实施例提供的电致动胶囊胃镜，包括：

外壳体1和内核2。其中，所述外壳体1可以为透明的椭球状结构，所述外壳体1的一端设置有磁部件3。在本实施例中，所述外壳体1的作用主要是包裹容纳位于外壳体和内核之间夹层的离子液，以及用于保护内核，例如避免胃酸给内核造成损害。当本实施的电致动胶囊胃镜进入人体后，通过在人体外部施加的磁场对所述磁部件3的作用，可以引导所述电致动胶囊胃镜在人体内移动，以及初步调节所述电致动胶囊胃镜的拍摄方向，进而逐步完成对人体胃内区域的拍摄。

所述内核2包括图像采集模块4、无线信号发射和接收模块5和电源模块6。所述图像采集模块4可以是微型摄像头，用于采集人体胃内区域的图像，具体地所述图像采集模块4可以每秒对人体胃内区域进行10-15帧的画面拍摄。所述无线信号发射和接收模块5由于与人体外的实施胃镜检查的设备进行信息交互，例如接收控制信息或者将所述图像采集模块4采集到的胃内区域图像发送给人体外的接收显示设备。所述电源模块6用于对所述电致动胶囊胃镜进行供电，进而维持各部分功能的正常运转。

所述外壳体1和所述内核2间有夹层7。并且，在所述夹层7中沿所述内核2的轴向设置有多个电致动调节器层，其中，每个所述的电致动调节器层包括多个沿所述内核的周向分布的电致动调节器8，所述的多个电致动调节器层用于对所述外壳体1和所述内核2的相对位置进行调整，进而精确改变所述图像采集模块4的拍摄角度。

具体地，所述电致动调节器8在通电状态下可以收缩或者膨胀，位于所述内核2外围不同部位的电致动调节器8进行不同程度的收缩或者膨胀，可以改变所述内核2相对于所述外壳体1的倾斜度，进而精确改变位于所述内核2前端的图像采集模块4的拍摄角度，扩大图像采集模块4的拍摄范围，进而实现全方位对胃内区域进行拍摄。并且，外壳体1经常因胃部蠕动外力干扰而小幅偏离原定的朝向和位置，而外部磁力难以控制胶囊胃镜实施高精度的位置调整，在这种情况下，通过电致动调节器8来在胶囊胃镜内部调节内核2的倾斜度，从而克服外壳体1的小幅偏离，回复预定的拍摄角度，可以增强胃内拍摄的画面稳定性，提升画面质量，并且全方位对胃内区域进行拍摄，避免出现死角。

本实施例的电致动胶囊胃镜，能够通过改变电致动调节器的收缩或者膨胀程度，进而实现对图像采集模块的拍摄角度进行调整，能够全方位对胃内区域进行拍摄。

作为本申请的一个具体实施例，在所述夹层7中填充有离子液，离子液中含有一定浓度的氢离子，所述电致动调节器8包括两个极板，以及，分布在所述两个极板之间的离子聚合物凝胶(Ionic Polymer Gels)。如图2所示，是本申请实施例二的电致动胶囊胃镜的电致动调节器的结构示意图。所述电致动调节器包括两个极板801以及分布在所述两个极板801之间的离子聚合物凝胶802。当在所述两个极板801之间施加正向电压后，分布在所述两个极板801之间的离子聚合物凝胶802的聚合链带上负电离子，从周围的离子液中吸收正离子(氢离子)，使得所述离子聚合物凝胶802的体积变大，发生膨胀，将两个极板801之间的距离变大。当在所述两个极板801之间撤除电压后，分布在所述两个极板801之间的离子聚合物凝胶802将吸收的正离子释放到周围的离子液中，使得所述离子聚合物凝胶802的体积变小，发生收缩，将两个极板801之间的距离变小。通过位于所述内核周围的不同部位电致动调节器8进行不同程度的收缩或者膨胀，可以改变所述内核在所述外壳体内的倾斜程度，从而改变了所述图像采集模块的拍摄角度，实现了对图像采集模块的拍摄角度进行调整，能够全方位对胃内区域进行拍摄。离子聚合物凝胶是一种近年来新兴的重要的电致动材料，其优点在于所需驱动电压幅度低，且电致动形变程度大，因此适合胶囊胃镜的应用，故而本发明采用该材料实现所述电致动调节器8。

作为上述实施例的一个具体实施方式，所述两个极板与所述电源模块连接，通过所述电源模块向所述两个极板供电，以在所述两个极板间形成电场，进而改变所述电致动调节器的状态。

此外，所述内核还包括电致动调节器控制模块，用于控制所述电源模块施加在所述两个极板上的电压。所述电致动调节器控制模块与所述电源模块和所述电致动调节器串联，用于改变施加在所述两个极板上的电位，从而在所述两个极板间形成电势差。

作为上述实施例的一个具体实施例，每个所述的电致动调节器层包括6个电致动调节器，相邻的两个电致动调节器间的相位角为60度。即在所述内核轴向的同一点对应的周向分布有6个电致动调节器，使得所述内核的倾斜角度更加精确。

在一些实施例中，相邻的两个电致动调节器层间的相位差为30度，可以实现对图像采集模块的微小角度的调整。

在一些实施例中，还包括图像分析模块，所述图像分析模块用于对所述图像采集模块采集到的图像进行分析，进而确定所述电致动胶囊胃镜的拍摄角度。所述图像分析模块可以位于人体外部，并与所述无线信号发射和接收模块通信连接，用于接收图像采集模块采集到的胃内区域的图像，并对采集到的图像进行分析，进而确定所述电致动胶囊胃镜的拍摄角度。所述图像分析模块根据该拍摄角度与预定拍摄角度的偏差确定拍摄角度的调节量，进而产生拍摄方向的调节信号，并且通过无线通信将该拍摄方向的调节信号传输给所述无线信号发射和接收模块。无线信号发射和接收模块进而将该拍摄方向的调节信号转化为针对每个电致动调节器的电驱动信号，并各个电驱动信号发送给对应的电致动调节器控制模块；所述电致动调节器控制模块根据该电驱动信号改变施加在所述两个极板上的电位大小，从而使电致动调节器进行不同程度的收缩或者膨胀。将图像分析模块置于体外可以进一步缩小胶囊胃镜自身的体积以便有利于吞咽，并降低胶囊胃镜自身的功耗。

本实施例能够取得与上述实施例相类似的技术效果，这里不再赘述。

如图3所示，是本申请实施例三的电致动胶囊胃镜的控制方法的流程图。

本实施例的电致动胶囊胃镜的控制方法，可以包括以下步骤：

S301：向电致动胶囊胃镜的无线信号发射和接收模块发送调节信号。具体地，在接收到电致动胶囊胃镜的图像采集模块采集到的胃内区域的图像后，可以根据接收到的图像确定电致动胶囊胃镜的图像采集模块的拍摄角度的调节量，进而向电致动胶囊胃镜的无线信号发射和接收模块发送调节信号，以改变电致动胶囊胃镜的图像采集模块的拍摄角度，完成对其他胃内区域的拍摄。

S302：所述无线信号发射和接收模块接收到的所述调节信号后，对所述调节信号进行识别处理，并将所述调节信号转换为电驱动信号发送给电致动调节器控制模块。

当电致动胶囊胃镜的无线信号发射和接收模块接收到的所述调节信号后，对所述调节信号进行识别处理，确定电致动胶囊胃镜的图像采集模块的新拍摄角度后，将所述调节信号转换为电驱动信号发送给电致动调节器控制模块。

S303：所述电致动调节器控制模块根据所述电驱动信号控制施加在电致动调节器两极板间的电压，以改变所述电致动调节器的体积形态，实现膨胀和收缩，进而改变所述内核的图像采集模块的拍摄角度。

本实施例的电致动胶囊胃镜的控制方法，能够通过改变电致动调节器的收缩或者膨胀程度，进而实现对图像采集模块的拍摄角度进行调整，能够全方位对胃内区域进行拍摄。

在一些实施例中，在所述改变所述电致动调节器的形态后，还包括：

采集胃内的照片，并通过无线信号发射和接收模块将采集到的图像发送至人体外部的图像接收设备。当对图像采集模块的拍摄角度进行调整后，采集胃内对应区域的图像，并将采集到的图像发送至人体外部的图像接收设备。

本实施例的电致动胶囊胃镜的控制方法，能够通过改变电致动调节器的收缩或者膨胀程度，进而实现对图像采集模块的拍摄角度进行调整，能够全方位对胃内区域进行拍摄。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种电致动胶囊胃镜，其特征在于，包括：

外壳体和内核，其中，所述外壳体为透明的椭球状结构，所述外壳体的一端设置有磁部件；

所述内核包括图像采集模块、无线信号发射和接收模块和电源模块；

所述外壳体和所述内核间有夹层，在所述夹层中沿所述内核的轴向设置有多个电致动调节器层，其中，每个所述的电致动调节器层包括多个沿所述内核的周向分布的电致动调节器，所述的多个电致动调节器层用于对所述外壳体和所述内核的相对位置进行调整，进而改变所述图像采集模块的拍摄角度。

2.根据权利要求1所述的电致动胶囊胃镜，其特征在于，在所述夹层中填充有离子液。

3.根据权利要求2所述的电致动胶囊胃镜，其特征在于，所述电致动调节器包括两个极板，以及，分布在所述两个极板之间的离子聚合物凝胶。

4.根据权利要求3所述的电致动胶囊胃镜，其特征在于，所述两个极板与所述电源模块连接，通过所述电源模块向所述两个极板供电，以在所述两个极板间形成电场，进而改变所述电致动调节器的状态。

5.根据权利要求4所述的电致动胶囊胃镜，其特征在于，所述内核还包括电致动调节器控制模块，用于控制所述电源模块施加在所述两个极板上的电压。

6.根据权利要求1至5任一项所述的电致动胶囊胃镜，其特征在于，每个所述的电致动调节器层包括6个电致动调节器，相邻的两个电致动调节器间的相位角为60度。

7.根据权利要求6所述的电致动胶囊胃镜，其特征在于，相邻的两个电致动调节器层间的相位差为30度。

8.根据权利要求7所述的电致动胶囊胃镜，其特征在于，还包括图像分析模块，所述图像分析模块用于对所述图像采集模块采集到的图像进行分析，进而确定所述电致动胶囊胃镜的拍摄角度的调节量。

9.一种电致动胶囊胃镜的控制方法，其特征在于，包括：

向电致动胶囊胃镜的无线信号发射和接收模块发送调节信号；

所述无线信号发射和接收模块接收到的所述调节信号后，对所述调节信号进行识别处理，并将所述调节信号转换为电驱动信号发送给电致动调节器控制模块；

所述电致动调节器控制模块根据所述电驱动信号控制施加在电致动调节器两极板间的电压，以改变所述电致动调节器的形态，进而改变所述内核的图像采集模块的拍摄角度。

10.根据权利要求9所述的电致动胶囊胃镜的控制方法，其特征在于，在所述改变所述电致动调节器的形态后，还包括：

采集胃内的照片，并通过无线信号发射和接收模块将采集到的图像发送至人体外部的图像接收设备。